(57)【要約】【課題】保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらに関する方法を提供する。【解決手段】本発明に係る気体処理方法は、処理構造体（２０）と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシング（３０）と、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材（１０）と、を備えた気体処理装置を使用して気体を処理する方法であって、前記保持材と前記ケーシングとの間に、有機高分子（４０）を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面（１１）及び前記ケーシングの内表面（３１）と接するように配置し、前記ケーシングの温度が、前記有機高分子の軟化温度以上、前記有機高分子の分解温度未満である条件で、前記気体を処理する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理構造体と、
前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、
前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材と、
を備えた気体処理装置を使用して気体を処理する方法であって、
前記保持材と前記ケーシングとの間に、有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置し、
前記ケーシングの温度が、前記有機高分子の軟化温度以上、前記有機高分子の分解温度未満である条件で、前記気体を処理する
ことを特徴とする気体処理方法。
【請求項２】
前記気体の処理中における前記ケーシングの温度は、６０℃以上、５００℃以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の気体処理方法。
【請求項３】
前記ケーシングを冷却することにより、前記ケーシングの温度が、前記有機高分子の軟化温度以上、前記有機高分子の分解温度未満に調節された前記条件で、前記気体を処理する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気体処理方法。
【請求項４】
処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングとを備えた気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材であって、
その外表面に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子が、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように配置されている
ことを特徴とする気体処理装置用保持材。
【請求項５】
処理構造体と、
前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、
前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材と
を備えた気体処理装置であって、
前記保持材と前記ケーシングとの間に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子が、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置されている
ことを特徴とする気体処理装置。
【請求項６】
処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングとを備えた気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材を製造する方法であって、
前記保持材の外表面に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子を、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように配置する
ことを特徴とする気体処理装置用保持材の製造方法。
【請求項７】
前記気体の処理中の前記ケーシングの温度を決定すること、
決定された前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、決定された前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する前記有機高分子を選択すること、及び
選択された前記有機高分子を、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように、前記保持材の外表面に配置すること
を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の気体処理装置用保持材の製造方法。
【請求項８】
処理構造体と、
前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、
前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材と
を備えた気体処理装置の製造方法であって、
前記保持材と前記ケーシングとの間に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置する
ことを特徴とする気体処理装置の製造方法。
【請求項９】
前記気体の処理中の前記ケーシングの温度を決定すること、
決定された前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、決定された前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する前記有機高分子を選択すること、及び
選択された前記有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように、前記保持材と前記ケーシングとの間に配置すること
を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の気体処理装置用保持材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらに関する方法に関し、特に、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、ガソリンエンジンの排気ガスに含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等の有害物質を除去するための触媒コンバータや、ディールエンジンの排気ガスに含まれる粒子を除去するためのＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）といった気体処理装置が備えられる。例えば、触媒コンバータとしては、筒状の触媒担体と、当該触媒担体を収容する筒状の金属製ケーシングと、当該触媒担体と当該ケーシングとの間に配置されるマット状の無機繊維製保持材と、を備えたものがある。この保持材に求められる機能の一つは、ケーシングからの触媒担体の脱離を防止することである。
【０００３】
そこで、従来、例えば、特許文献１において、保持材を構成するセラミック繊維の外表面に無機粒子を付着固定することにより、凹凸構造を形成して、当該セラミック繊維の摩擦抵抗を増大させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３１７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、例えば、セラミックス繊維の外表面に無機粒子を付着固定するために加熱焼成という操作が必要であること、当該無機粒子は保持材をケーシングに挿入する際（キャニング時）の摩擦抵抗も増大させてしまうこと、触媒コンバータの使用中に振動等により当該無機粒子が脱離する可能性があること、脱離した無機粒子によって保持材とケーシングとの摩擦抵抗が却って低減され得ること、及び当該無機粒子が保持材の内部に埋没して効果が得られなくなる場合があること等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらに関する方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理方法は、処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材と、を備えた気体処理装置を使用して気体を処理する方法であって、前記保持材と前記ケーシングとの間に、有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置し、前記ケーシングの温度が、前記有機高分子の軟化温度以上、前記有機高分子の分解温度未満である条件で、前記気体を処理することを特徴とする。本発明によれば、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理方法を提供することができる。
【０００８】
また、前記気体処理方法においては、前記気体の処理中における前記ケーシングの温度は、６０℃以上、５００℃以下であることとしてもよい。また、前記気体処理方法においては、前記ケーシングを冷却することにより、前記ケーシングの温度が、前記有機高分子の軟化温度以上、前記有機高分子の分解温度未満に調節された前記条件で、前記気体を処理することとしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材は、処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングとを備えた気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材であって、その外表面に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子が、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように配置されていることを特徴とする。本発明によれば、気体処理装置においてケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置用保持材を提供することができる。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置は、処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材とを備えた気体処理装置であって、前記保持材と前記ケーシングとの間に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子が、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置されていることを特徴とする。本発明によれば、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置を提供することができる。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置用保持材の製造方法は、処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングとを備えた気体処理装置において、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材を製造する方法であって、前記保持材の外表面に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子を、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように配置することを特徴とする。本発明によれば、気体処理装置においてケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置用保持材を製造する方法を提供することができる。
【００１２】
また、前記保持材の製造方法は、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度を決定すること、決定された前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、決定された前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する前記有機高分子を選択すること、及び選択された前記有機高分子を、前記気体の処理中に前記ケーシングの内表面と接するように、前記保持材の外表面に配置することを含むこととしてもよい。
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る気体処理装置の製造方法は、処理構造体と、前記処理構造体を収容する金属製のケーシングと、前記処理構造体と前記ケーシングとの間に配置される無機繊維製の保持材とを備えた気体処理装置の製造方法であって、前記保持材と前記ケーシングとの間に、前記気体処理装置を使用した気体の処理中の前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように配置することを特徴とする。本発明によれば、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置を製造する方法を提供することができる。
【００１４】
また、前記気体処理装置の製造方法は、前記気体の処理中の前記ケーシングの温度を決定すること、決定された前記ケーシングの温度以下の軟化温度と、決定された前記ケーシングの温度より高い分解温度とを有する前記有機高分子を選択すること、及び選択された前記有機高分子を、前記気体の処理中に前記保持材の外表面及び前記ケーシングの内表面と接するように、前記保持材と前記ケーシングとの間に配置することを含むこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保持材とケーシングとの摩擦抵抗の適切な制御を実現する気体処理装置用保持材、気体処理装置及びこれらに関する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る気体処理装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気体処理装置を長手方向に切断した断面の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る気体処理装置を長手方向に直交する方向に切断した断面の一例を示す説明図である。
【図４】図３に示す一点鎖線ＩＶで囲まれた気体処理装置の一部を拡大して示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る保持材の一例を平面視で示す説明図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した保持材の断面の一例を示す説明図である。
【図７】図５に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した保持材の断面の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る実施例において使用した試験装置の概要を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る実施例において処理構造体のケーシングからの押出荷重を測定した結果の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る実施例において処理構造体のケーシングからの押出荷重を測定した結果の他の例を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る実施例において処理構造体のケーシングからの押出荷重を測定した結果のさらに他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
【００１８】
まず、本実施形態の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る気体処理装置１の一例を示す説明図である。図１に示すように、気体処理装置１は、処理構造体２０と、当該処理構造体２０を収容する金属製のケーシング３０と、当該処理構造体２０と当該ケーシング３０との間に配置される無機繊維製の保持材１０とを備えている。なお、図１においては、説明の便宜のため、ケーシング３０の一部を省略して、当該ケーシング３０に収容されている処理構造体２０及び保持材１０を露出させて示している。
【００１９】
図２は、気体処理装置１を長手方向（図１及び図２に示す矢印Ｘの指す方向）に切断した断面の一例を示す説明図である。なお、図１及び図２において矢印Ｘは、気体処理装置１内を、処理の対象とする気体が流通する方向を示す。図３は、気体処理装置１を長手方向に直交する方向に切断した断面の一例を示す説明図である。図４は、図３に示す一点鎖線ＩＶで囲まれた気体処理装置１の一部を拡大して示す説明図である。図５は、本実施形態に係る気体処理装置用保持材１０の一例を平面視で示す説明図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した保持材１０の断面の一例を示す説明図である。図７は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線で切断した保持材１０の断面の他の例を示す説明図である。
【００２０】
気体処理装置１は、気体の浄化等、気体を処理するために使用される。すなわち、気体処理装置１は、例えば、気体に含まれる有害物質及び／又は粒子を除去するために使用される。具体的に、気体処理装置１は、例えば、排気ガスを浄化する排気ガス処理装置である。この場合、気体処理装置１は、例えば、内燃機関（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等）から排出される排気ガスに含まれる有害物質及び／又は粒子を除去するために、自動車等の車両に設けられる。
【００２１】
すなわち、気体処理装置１は、例えば、自動車等の車両において排気ガスに含まれる有害物質を除去するために使用される触媒コンバータである。また、気体処理装置１は、例えば、ディールエンジンの排気ガスに含まれる粒子を除去するために使用されるＤＰＦである。
【００２２】
処理構造体２０は、気体を処理する機能を有する構造体である。すなわち、気体処理装置１が触媒コンバータである場合、処理構造体２０は、気体を浄化するための触媒と、当該触媒を担持する担体とを有する触媒担持体である。触媒は、例えば、排気ガス等の気体に含まれる有害物質（一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等）を除去するための触媒である。より具体的に、触媒は、例えば、貴金属触媒（例えば、白金触媒）等の金属触媒である。触媒を担持する担体は、例えば、無機材料（例えば、コージェライト等のセラミックス）製の筒状成形体（例えば、円筒状のハニカム状成形体）である。
【００２３】
また、気体処理装置１が、ＤＰＦ等の気体に含まれる粒子を除去するための装置である場合には、処理構造体２０は、当該気体中の当該粒子を捕捉する多孔質体（例えば、フィルター）を有する構造体である。この場合、処理構造体２０は、触媒をさらに含むこととしてもよいし、触媒を含まないこととしてもよい。
【００２４】
ケーシング３０は、内部に処理構造体２０を収容可能な空間が形成された金属製の筒状体である。ケーシング３０を構成する金属は、特に限られないが、例えば、ステンレス、鉄及びアルミニウムからなる群より選択されることとしてもよい。
【００２５】
ケーシング３０は、例えば、気体処理装置１の長手方向（図１及び図２に示す矢印Ｘの指す方向）に沿って２つに分割可能な筒状体であることとしてもよく、分割されない一体型の筒状体であることとしてもよい。本実施形態で示す例において、ケーシング３０は、一体型の筒状体である。
【００２６】
保持材１０は、処理構造体２０をケーシング３０内に保持するために使用される。すなわち、保持材１０は、ケーシング３０と処理構造体２０との間隙に圧入されることにより、当該処理構造体２０を当該ケーシング３０内に安定して保持する。
【００２７】
保持材１０には、例えば、気体処理装置１において振動等により処理構造体２０がケーシング３０に衝突して破損することを回避するよう当該処理構造体２０を安全に保持する機能と、未だ浄化されていない気体が当該処理構造体２０とケーシング３０との間隙から下流側に漏出しないよう当該間隙を封止する機能と、を兼ね備えることが要求される。また、気体処理装置１内に排気ガス等の高温（例えば、２００〜９００℃）の気体が流通する場合、保持材１０には、耐熱性及び断熱性を備えることが要求される。
【００２８】
このため、保持材１０は、無機繊維製の成形体である。すなわち、保持材１０は、無機繊維を主成分として含む。具体的に、保持材１０は、例えば、無機繊維を９０質量％以上含む。
【００２９】
保持材１０を構成する無機繊維は、気体処理装置１の使用において劣化しない又は劣化しにくい無機繊維であれば特に限られないが、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、溶解性無機繊維、ガラス繊維及びロックウールからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【００３０】
無機繊維の平均繊維径は、例えば、２〜１３μｍであることが好ましい。保持材１０は、無機繊維に加えて、バインダー（有機バインダー及び／又は無機バインダー）を含むこととしてもよく、バインダー及び／又は充填材を含むこととしてもよい。
【００３１】
保持材１０の形状は、処理構造体２０をケーシング３０内に保持できれば特に限られない。すなわち、保持材１０は、例えば、板状体（フィルム、シート、ブランケット、マット等）であることとしてもよく、筒状体であることとしてもよい。
【００３２】
なお、板状の保持材１０の一方端と他方端とは嵌合可能な対応する形状に形成されることとしてもよい。すなわち、図５に示す例において、保持材１０の一方端及び他方端は、対応する凸状及び凹状にそれぞれ形成されている。そして、図１に示すように、処理構造体２０の外周に配置された保持材１０の一方端と他方端とは嵌合される。
【００３３】
保持材１０の嵩密度は、当該保持材１０が処理構造体２０とケーシング３０との間に圧入された状態で所望の範囲となるように適宜設定されればよく、特に限られない。すなわち、保持材１０の嵩密度は、例えば、処理構造体２０とケーシング３０との隙間（ギャップ）の大きさに応じて適宜設定される。具体的に、保持材１０の嵩密度は、例えば、０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることとしてもよい。
【００３４】
保持材１０を構成する無機繊維製の成形体を製造する方法は、特に限られず、湿式法及び乾式法のいずれを使用することもできる。すなわち、この成形体は、例えば、脱水成形により製造される。この場合、まず、所定の形状を有する脱水成形用型内に、保持材１０を構成するための無機繊維と、有機バインダー（例えば、ゴム、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等）とを含む水性スラリーを流し込む。そして、脱水成形を行うことにより、型の形状に対応する形状の無機繊維製の成形体（湿式成形体）が得られる。さらに、この湿式成形体を、その嵩密度及び／又は坪量等の特性が所望の範囲となるように圧縮し、乾燥することにより、最終的に無機繊維製の成形体が得られる。
【００３５】
そして、この無機繊維製の成形体をそのまま保持材１０として使用することとしてもよい。また、図７に示すように、上述のようにして製造された無機繊維製の成形体を基部材１０ａとして使用し、当該基部材１０ａに繊維シート１０ｂを積層することにより保持材１０を製造することとしてもよい。
【００３６】
繊維シート１０ｂは、有機繊維及び／又は無機繊維から構成される織布又は不織布であり、好ましくは有機繊維から構成される織布又は不織布である。繊維シート１０ｂを構成する有機繊維が、後述する有機高分子の繊維である場合には、保持材１０及び／又は気体処理装置１において、当該有機高分子を当該繊維シート１０ｂとして配置することとしてもよい。
【００３７】
繊維シート１０ｂの厚さは特に限られないが、例えば、ケーシング３０に挿入される前の保持材１０において、１０μｍ〜１ｍｍであることとしてもよく、及び／又はケーシング３０に挿入された後において１〜１００μｍであることとしてもよい。保持材１０が繊維シート１０ｂを有することにより、当該保持材１０及び処理構造体２０のケーシング３０への挿入（キャニング）を滑らかに行うこともできる
【００３８】
また、保持材１０を構成する無機繊維製の成形体は、例えば、集綿された無機繊維をニードル加工する乾式法により製造されることとしてもよい。すなわち、この場合、無機繊維製の成形体は、例えば、いわゆるブランケット、ニードルマット又は縫製マットとして製造される。そして、この無機繊維製の成形体をそのまま保持材１０として使用することとしてもよい。
【００３９】
なお、乾式法においては、有機バインダー等の有機成分の使用は必須ではない。このため、乾式法により製造された無機繊維製の成形体における有機成分の含有量は、湿式法により製造されたものに比べて少なく、例えば、０〜１．５重量％であることとしてもよく、０〜１．０重量％であることとしてもよい。一方、湿式法により製造された無機繊維製の成形体における有機成分の含有量は、例えば、１．５〜２０重量％であることとしてもよく、１．５〜９重量％であることとしてもよく、１．５〜６重量％であることとしてもよい。
【００４０】
気体処理装置１は、処理構造体２０及び保持材１０をケーシング３０内に配置することにより組み立てられる。すなわち、例えば、まず、処理構造体２０の外周に保持材１０を配置して、当該処理構造体２０及び保持材１０を含む組立体を作製する。具体的に、保持材１０が板状である場合には、当該保持材１０を処理構造体２０の外周に巻き付けることにより、組立体を作製する。また、保持材１０が筒状である場合には、当該保持材１０の内空に処理構造体２０を挿入することにより、組立体を作製する。
【００４１】
次いで、この組立体をケーシング３０内に配置する。すなわち、ケーシング３０が、分割可能でない一体型である場合には、当該ケーシング３０の長手方向の一方端の開口部分から、当該ケーシング３０内に組立体を圧入する（いわゆるスタッフィング方式）。一方、ケーシング３０が分割可能である場合、分割された当該ケーシング３０の一部と他の一部とで組立体を挟み込み、次いで、当該ケーシング３０を一体化する（いわゆるクラムシェル方式）。この一体化は、例えば、ボルト及びナット等の締付け部材の使用及び／又は溶接により行われる。
【００４２】
そして、本実施形態に係る気体処理方法においては、上述したような気体処理装置１を使用して、気体を処理する。すなわち、処理の対象となる気体を、気体処理装置１の処理構造体２０の内部に流通させることにより、当該気体を処理する。
【００４３】
より具体的に、図１及び図２に示す気体処理装置１においては、矢印Ｘで示す方向に、排気ガス等の気体がケーシング３０の一方端から流入し、当該気体は処理構造体２０の内部を流通する間に浄化され、浄化された気体は当該ケーシング３０の他方端から当該気体処理装置１外に流出する。
【００４４】
なお、自動車等の車両に配置された気体処理装置１の一方端及び他方端には、排気ガス等の気体を上流側から当該気体処理装置１に導く配管、及び浄化された気体を当該気体処理装置１から下流側に導く配管がそれぞれ接続される。
【００４５】
次に、本実施形態の詳細について説明する。本実施形態に係る気体処理方法は、処理構造体２０とケーシング３０と保持材１０とを備えた気体処理装置１を使用して気体を処理する方法であって、当該保持材１０と当該ケーシング３０との間に、有機高分子４０を、当該気体の処理中に当該保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１と接するように配置し、当該ケーシング３０の温度が、当該有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満である条件で、当該気体を処理する方法である。
【００４６】
すなわち、本発明の発明者らは、気体処理装置１において保持材１０とケーシング３０との摩擦抵抗を適切に制御するための技術的手段について鋭意検討を重ねた結果、当該保持材１０と当該ケーシング３０との間に有機高分子４０を配置し、且つ当該ケーシング３０の温度を、当該有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満に調節することにより、当該有機高分子４０を分解することなく軟化させ、当該保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１に接着させることにより、当該保持材１０と当該ケーシング３０との摩擦抵抗を効果的に増大でき、その結果、当該気体処理装置１における保持力を効果的に増大できることを独自に見出し、本発明を完成するに至った。
【００４７】
有機高分子４０は、その軟化温度以上、分解温度未満の温度に加熱されることで軟化して、保持材１０の外表面１１及びケーシング３０の内表面に接着するものであれば特に限られない。すなわち、例えば、気体処理装置１を使用した気体の処理中におけるケーシング３０の温度がわかっている場合には、当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０を適宜選択して使用することができる。
【００４８】
有機高分子４０の軟化温度は、気体の処理中におけるケーシング３０の温度以下であれば特に限られず、例えば、１００℃以下であることとしてもよい。有機高分子４０の軟化温度の下限値は特に限られないが、当該軟化温度は、例えば、６０℃以上であることとしてもよい。なお、有機高分子４０の軟化温度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７２０６に準拠した方法により測定されるビカット軟化温度である。
【００４９】
有機高分子４０の分解温度は、気体の処理中におけるケーシング３０の温度未満であれば特に限られず、例えば、２００℃以上であることとしてもよく、２５０℃以上であることとしてもよく、３００℃以上であることとしてもよく、３５０℃以上であることとしてもよく、４００℃以上であることとしてもよく、４５０℃以上であることとしてもよい。有機高分子４０の分解温度の上限値は特に限られないが、当該分解温度は、例えば、６００℃以下であることとしてもよく、５００℃以下であることとしてもよく、４５０℃以下であることとしてもよい。
【００５０】
上述した有機高分子の分解温度の上限値と下限値とは任意に組み合わせることができる。すなわち、有機高分子４０の分解温度は、例えば、２００℃以上、６００℃以下であることとしてもよく、２００℃以上、５００℃以下であることとしてもよく、２００℃以上、４５０℃以下であることとしてもよく、２００℃以上、４００℃以下であることとしてもよい。また、有機高分子４０の分解温度は、例えば、４００℃以上、６００℃以下であることとしてもよく、４５０℃以上、６００℃以下であることとしてもよい。
【００５１】
有機高分子４０の分解温度は、例えば、気体の処理中におけるケーシング３０の温度より２０℃以上高いこととしてもよく、３０℃以上高いこととしてもよく、４０℃以上高いこととしてもよい。また、有機高分子４０の分解温度は、その軟化温度より５０℃以上高いこととしてもよく、１００℃以上高いこととしてもよく、１５０℃以上高いこととしてもよい。なお、有機高分子４０の分解温度は、例えば、所定量の有機高分子４０を加熱する温度を上昇させた場合に、熱分解によって当該有機高分子４０の重量の減少が始まる温度として決定される。
【００５２】
有機高分子４０としては、例えば、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を使用することとしてもよい。熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂は、その軟化温度以上、分解温度未満の温度で加熱されることにより、保持材１０及びケーシング３０に接着して当該保持材１０と当該ケーシング３０との摩擦抵抗を増大させ、その結果、気体処理装置１における保持力を効果的に増大させると考えられる。
【００５３】
熱可塑性樹脂は、例えば、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン及び／又はポリプロピレン）、ポリビニル系樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール及びアクリル樹脂からなる群より選択される１種以上）、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート及び／又はポリカーボネート）、ポリエーテル系樹脂（例えば、ポリアセタール）、ポリアミド系樹脂（例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２及びナイロン６１２からなる群より選択される１種以上）及びフッ素系樹脂（例えば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ及びＰＶＤＦからなる群より選択される１種以上）からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。熱硬化性樹脂は、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂及び尿素樹脂からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【００５４】
気体処理中のケーシング３０の温度は、有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満であれば特に限られない。すなわち、ケーシング３０の温度は、例えば、有機高分子４０の分解温度より２０℃以上低いこととしてもよく、３０℃以上低いこととしてもよく、４０℃以上低いこととしてもよい。
【００５５】
また、ケーシング３０の温度は、例えば、気体の処理中における処理構造体２０の外表面２１の温度より２００℃以上低いこととしてもよく、２５０℃以上低いこととしてもよく、３００℃以上低いこととしてもよく、３５０℃以上低いこととしてもよく、４００℃以上低いこととしてもよい。
【００５６】
また、ケーシング３０の温度は、例えば、６０℃以上、５００℃以下であることとしてもよい。また、ケーシング３０の温度は、比較的低い温度であることとしてもよい。すなわち、ケーシング３０の温度は、例えば、６０℃以上、４８０℃以下であることとしてもよく、６０℃以上、４５０℃以下であることとしてもよく、６０℃以上、４００℃以下であることとしてもよく、６０℃以上、３５０℃以下であることとしてもよく、６０℃以上、３００℃以下であることとしてもよい。
【００５７】
また、ケーシング３０を冷却することにより、当該ケーシング３０の温度が、有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満に調節された条件で、気体を処理することとしてもよい。すなわち、この場合、例えば、ケーシング３０を冷却することにより、当該ケーシング３０の温度が、有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満である、上述した温度範囲のいずれかに調節された条件で、気体を処理する。
【００５８】
気体の処理中にケーシング３０を冷却することにより、当該冷却を行わない場合に比べて、当該ケーシング３０の温度を効果的に低下させることができる。すなわち、ケーシング３０を冷却することにより、例えば、当該ケーシング３０の温度を、処理構造体２０の外表面２１の温度より４００℃以上低く調節することができる。
【００５９】
ケーシング３０の冷却は、例えば、当該ケーシング３０の外表面３２の周囲に強制対流を形成することにより行うこととしてもよい。すなわち、例えば、ケーシング３０の温度より低い温度の気体又は液体を、当該ケーシング３０と当該気体又は液体との間で熱交換が行われるように、当該ケーシング３０の外表面３２の周囲に流通させることにより、当該ケーシング３０を冷却する。
【００６０】
気体又は液体を流通させる方法は、ケーシング３０が冷却されれば特に限られないが、例えば、ファンやポンプ等の冷却装置の使用や、気体処理装置１を設置した車両の走行に伴い発生する風の利用が挙げられる。具体的に、冷却装置によりケーシング３０を冷却する場合としては、例えば、空冷式及び／又は水冷式の内燃機関に気体処理装置１を設置して使用する場合が考えられる。
【００６１】
また、気体処理中のケーシング３０の温度を有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満に調節する方法は、上述の例に限られず、例えば、保持材１０の外表面１１からケーシング３０の内表面３１までの距離（ギャップ）を増加させる方法や、ケーシング３０を当該ケーシング３０からの放熱が促進される形状に形成する方法が挙げられる。
【００６２】
なお、気体処理中のケーシング３０の温度は、当該ケーシング３０の内表面３１の温度であることとしてもよく、当該ケーシング３０の外表面３２の温度であることとしてもよい。ケーシング３０は金属製であるため、内表面３１の温度は外表面３２の温度に近くなるが、当該ケーシング３０の温度は、有機高分子４０と接触する当該内表面３１の温度で規定することが好ましい。また、気体処理中は、保持材１０の外表面１１もまた、上述したケーシング３０と同様、有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満であることが好ましい。
【００６３】
気体の処理中において、処理構造体２０の外表面２１の温度は、ケーシング３０の温度より高い。これは、処理構造体２０の内部を流通する排気ガス等の気体の温度が、ケーシング３０の温度より高いためである。
【００６４】
気体の処理中における処理構造体２０の外表面２１の温度は、特に限られないが、例えば、有機高分子４０の分解温度以上であることとしてもよい。この場合、処理構造体２０の内部を流通する気体の温度（例えば、処理構造体２０への流入時の気体の温度）もまた、有機高分子４０の分解温度以上である。
【００６５】
処理構造体２０の外表面２１の温度は、例えば、有機高分子４０の分解温度より１００℃以上高いこととしてもよく、１５０℃以上高いこととしてもよく、２００℃以上高いこととしてもよい。これらの場合、処理構造体２０の内部を流通する気体の温度もまた、有機高分子４０の分解温度より１００℃以上、１５０℃以上又は２００℃以上高い。
【００６６】
また、処理構造体２０の外表面２１の温度は、例えば、３００℃以上であることとしてもよく、４００℃以上であることとしてもよく、５００℃以上であることとしてもよく、５５０℃以上であることとしてもよく、６００℃以上であることとしてもよく、６５０℃以上であることとしてもよく、７００℃以上であることとしてもよい。これらの場合、処理構造体２０の内部を流通する気体の温度もまた、３００℃以上、４００℃以上、５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６５０℃以上又は７００℃以上である。
【００６７】
ここで、上述のようにケーシング３０を冷却する場合には、例えば、処理構造体２０の外表面２１の温度が比較的高い場合（６００℃以上、６５０℃以上又は７００℃以上）であっても、当該ケーシング３０の温度を、当該処理構造体２０の外表面２１の温度より４００℃以上低く調節することもできる。なお、気体の処理中における処理構造体２０の外表面２１の温度の上限値は、特に限られないが、当該温度は、例えば、１０００℃以下であることとしてもよく、９００℃以下であることとしてもよい。
【００６８】
本実施形態に係る気体処理方法においては、気体の処理中において、ケーシング３０の温度と、有機高分子４０の軟化温度と、当該有機高分子４０の分解温度とを上述したような関係に維持することにより、保持材１０と当該ケーシング３０との摩擦抵抗を効果的に増大させ、当該ケーシング３０からの処理構造体２０の脱落を効果的に防止することができる。
【００６９】
すなわち、この気体処理方法においては、有機高分子４０と接するケーシング３０の温度が、当該有機高分子４０の軟化温度以上、当該有機高分子４０の分解温度未満であるため、軟化した当該有機高分子４０が、分解することなく、保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１に効果的に接着することにより、当該保持材１０と当該ケーシング３０との摩擦抵抗を効果的に増大させることができる。
【００７０】
ここで、気体処理装置１においては、保持材１０による径方向の押圧力と、当該保持材１０と当該ケーシング３０との摩擦抵抗とを合わせた力が大きいほど、処理構造体２０のケーシング３０からの脱落を効果的に防止できる。
【００７１】
この点、本発明においては、上述のとおり、保持材１０とケーシング３０との摩擦抵抗を効果的に増大させることができるため、当該保持材１０による径方向の押圧力を低減しても、処理構造体２０の当該ケーシング３０からの脱落を十分に防止できることとなる。
【００７２】
保持材１０による径方向の押圧力は、当該保持材１０の嵩密度が増大するほど大きくなるため、本発明においては、例えば、従来に比べて、当該保持材１０の嵩密度を低減することができる。したがって、保持材１０を軽量化することができ、当該保持材１０を構成する材料（例えば、無機繊維及び／又はバインダー）の量を低減することもできる。
【００７３】
本実施形態に係る気体処理装置１は、このような気体処理方法において使用される。すなわち、気体処理装置１は、処理構造体２０と、ケーシング３０と、保持材１０とを備え、当該保持材１０と当該ケーシング３０との間に、当該気体処理装置１を使用した気体の処理中の当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該気体の処理中の当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０が、当該気体の処理中に当該保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１と接するように配置されている。
【００７４】
気体処理装置１における有機高分子４０の配置は、当該気体処理装置１を使用した気体の処理中に、当該有機高分子４０が保持材１０の外表面１１及びケーシング３０の内表面３１と接すれば、特に限られない。
【００７５】
すなわち、例えば、保持材１０及び処理構造体２０をケーシング３０に挿入する前に、当該保持材１０の外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に有機高分子４０を配置しておき、次いで、当該ケーシング３０に、当該保持材１０及び処理構造体２０を挿入することとしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態に係る保持材１０は、このような気体処理装置１に使用される。すなわち、保持材１０は、処理構造体２０とケーシング３０とを備えた気体処理装置１において、当該処理構造体２０と当該ケーシング３０との間に配置される無機繊維製の保持材１０であって、その外表面１１に、当該気体処理装置１を使用した気体の処理中の当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該気体の処理中の当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０が、当該気体の処理中に当該ケーシング３０の内表面と接するように配置されている。
【００７７】
保持材１０における有機高分子４０の配置は、気体処理装置１を使用した気体の処理中に、当該有機高分子４０が当該保持材１０の外表面１１及びケーシング３０の内表面３１と接すれば、特に限られない。すなわち、例えば、有機高分子４０は、保持材１０の外表面１１の全体に配置することとしてもよく、当該外表面１１の一部に配置することとしてもよい。
【００７８】
具体的に、例えば、有機高分子４０は、保持材１０の外表面１１において当該有機高分子４０が配置される範囲の面積が、当該外表面１１の全面積の２．５％以上（２．５％以上、１００％以下）となるように配置することとしてもよく、５％以上となるように配置することとしてもよい。
【００７９】
また、有機高分子４０を保持材１０の外表面１１の一部に配置する場合には、当該有機高分子４０は、当該保持材１０の当該外表面１１において当該有機高分子４０が配置される範囲の面積が、当該外表面１１の全面積の２．５％以上、５０％以下となるように配置することとしてもよく、２．５％以上、２０％以下となるように配置することとしてもよい。
【００８０】
また、保持材１０の外表面１１の一部に有機高分子４０を配置する場合、例えば、当該有機高分子４０を島状に配置することとしてもよい。すなわち、保持材１０の外表面１１において、有機高分子４０が配置された複数の島状の部分と、当該複数の島状の部分の各々を囲む当該有機高分子４０が配置されていない外周部分とが形成されるように、当該有機高分子４０を配置する。なお、島状の部分の形状は特に限られない。
【００８１】
この場合も、有機高分子４０を、保持材１０の外表面１１において当該有機高分子４０が配置される範囲の面積が、当該外表面１１の全面積の２．５％以上、５０％以下となるように島状に配置することとしてもよく、２．５％以上、２０％以下となるように島状に配置することとしてもよい。
【００８２】
また、保持材１０の外表面１１において、有機高分子４０は層状に配置されることとしてもよい。すなわち、この場合、保持材１０の外表面１１には、当該外表面１１の全部又は一部を被覆する有機高分子４０の層が形成される。有機高分子４０が保持材１０の外表面１１の一部を被覆する場合、当該有機高分子４０の層が上述した島状に形成されることとしてもよい。
【００８３】
また、気体処理装置１において、有機高分子４０は、保持材１０の外表面１１とケーシング３０の内表面３１との境界部分に局在している。すなわち、保持材１０の外表面１１とケーシング３０の内表面３１との境界部分における有機高分子４０の存在量（例えば、単位体積あたりの重量）は、当該保持材１０の内部（例えば、気体処理装置１の径方向（保持材１０の厚さ方向）における当該保持材１０の中央部分）における当該有機高分子４０の存在量に比べて大きい。このため、気体処理装置１において、気体の処理中に保持材１０の外表面１１及びケーシング３０の内表面３１と接するように配置される有機高分子４０は、例えば、当該保持材１０の内部に存在する有機バインダーと容易に区別される。
【００８４】
より具体的に、例えば、保持材１０の外表面１１とケーシング３０の内表面３１との境界部分における単位体積あたりの有機高分子４０の重量は、気体処理装置１の径方向における当該保持材１０の中央部分における単位体積あたりの当該有機高分子４０の重量の１．５倍以上である。
【００８５】
同様に、有機高分子４０が外表面１１に配置される保持材１０において、有機高分子４０は、当該外表面１１に局在している。すなわち、保持材１０の外表面１１における有機高分子４０の存在量（例えば、単位体積あたりの重量）は、当該保持材１０の内部（例えば、当該保持材１０の厚さ方向における中央部分）における当該有機高分子４０の存在量に比べて大きい。このため、保持材１０の外表面１１に配置される有機高分子４０は、例えば、当該保持材１０の内部に存在する有機バインダーと容易に区別される。
【００８６】
より具体的に、例えば、保持材１０の外表面１１における単位体積あたりの有機高分子４０の重量は、当該保持材１０の厚さ方向の中央部分における単位体積あたりの当該有機高分子４０の重量の１．５倍以上である。また、例えば、保持材１０は、この有機高分子４０を、その厚さ方向の中央部分に含まないこととしてもよい。
【００８７】
保持材１０の外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に有機高分子４０を配置する方法は特に限られず、例えば、当該有機高分子４０を溶剤に溶解して得られた塗布液を、当該外表面１１及び／又は内表面３１に塗布し、次いで、当該溶剤を蒸発させることにより、当該有機高分子４０を外表面１１及び／又は内表面３１に塗布することとしてもよい。また、例えば、溶融した有機高分子４０を外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に塗布し、次いで冷却し固化させることとしてもよい。また、例えば、有機高分子４０の粒子（例えば、粉末及び／又はペレット）、繊維及びシートからなる群より選択される１つ以上を、熱溶着等の適切な手段により、保持材１０の外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に接着させることとしてもよい。
【００８８】
また、例えば、有機高分子４０の繊維体（例えば、織布又は不織布）を、保持材１０の外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に積層することとしてもよい。この場合、有機高分子４０の繊維体を、熱溶着により及び／又は接着剤を使用して、保持材１０の外表面１１及び／又はケーシング３０の内表面３１に接着させることとしてもよい。接着剤として、繊維体を構成する有機高分子４０と同種又は異種の有機高分子４０を使用することとしてもよい。
【００８９】
具体的に、保持材１０が、図７に示すように、無機繊維製の基部材１０ａと、当該基部材１０ａのケーシング３０側に積層された繊維シート１０ｂとを有する場合には、例えば、当該繊維シート１０ｂを、気体処理装置１を使用した気体の処理中のケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該気体の処理中の当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０の繊維で構成することとしてもよい。すなわち、この場合、有機高分子４０は、繊維シート１０ｂとして配置される。
【００９０】
また、例えば、有機高分子４０を、繊維シート１０ｂと基部材１０ａとの境界部分、当該繊維シート１０ｂの内部、及び当該繊維シート１０ｂのケーシング３０側の表面の少なくとも１箇所に配置することとしてもよい。
【００９１】
これらの場合、有機高分子４０を、繊維シート１０ｂと基部材１０ａとを接着するための接着剤として利用することとしてもよい。また、これらの場合、繊維シート１０ｂを構成する繊維は特に限られない。
【００９２】
上述した気体処理装置１は、例えば、保持材１０とケーシング３０との間に、当該気体処理装置１を使用した気体の処理中の当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該気体の処理中の当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０を、当該気体の処理中に当該保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１と接するように配置することを含む方法により製造することができる。
【００９３】
また、上述した保持材１０は、例えば、その外表面１１に、気体処理装置１を使用した気体の処理中のケーシング３０の温度以下の軟化温度と、当該気体の処理中の当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０を、当該気体の処理中に当該ケーシング３０の内表面と接するように配置することを含む方法により製造することができる。
【００９４】
これら気体処理装置１及び／又は保持材１０の製造においては、気体の処理中のケーシング３０の温度と、有機高分子４０の軟化温度と、当該有機高分子４０の分解温度との関係が、上述したような適切な関係となるように決定される。
【００９５】
すなわち、気体処理装置１の製造方法は、例えば、気体の処理中のケーシング３０の温度を決定すること、決定された当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、決定された当該ケーシング３０の温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０を選択すること、及び選択された当該有機高分子４０を、当該気体の処理中に保持材１０の外表面１１及び当該ケーシング３０の内表面３１と接するように、当該保持材１０と当該ケーシング３０との間に配置することを含むこととしてもよい。
【００９６】
また、保持材１０の製造方法は、例えば、気体の処理中のケーシング３０の温度を決定すること、決定された当該ケーシング３０の温度以下の軟化温度と、決定された当該ケーシングの温度より高い分解温度とを有する有機高分子４０を選択すること、及び選択された当該有機高分子４０を、当該気体の処理中に当該ケーシング３０の内表面３１と接するように、当該保持材１０の外表面１１に配置することを含むこととしてもよい。
【００９７】
気体の処理中のケーシング３０の温度は、当該気体の温度、処理構造体２０の断熱性（熱伝導率、厚さ、外表面２１の温度）、保持材１０の断熱性（熱伝導率、厚さ、外表面１１の温度）といった条件に基づき、理論的に及び／又は実験的に決定される。
【００９８】
なお、決定されるケーシング３０の温度は、所定の幅をもった範囲であってもよい。この場合、例えば、ケーシング３０の温度範囲の下限値以下の軟化温度と、当該ケーシングの温度範囲の上限値より高い分解温度とを有する有機高分子４０を選択することとしてもよい。
【００９９】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【０１００】
［保持材の製造］
湿式法で製造された保持材を準備した。すなわち、アルミナ繊維（アルミナ９６質量％、シリカ４質量％）を主成分として含有し、有機バインダー（アクリル樹脂）及び無機バインダー（アルミナゾル、シリカゾル等）が添加された水性スラリーを調製し、当該水性スラリーを脱水成形することにより、無機繊維体である保持材を製造した。この保持材は、坪量が１４００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３であるマット状（３７５ｍｍ×９０ｍｍ、厚さ９．３ｍｍ）であった。
【０１０１】
そして、この保持材の一方側の表面の端部（気体処理装置において気体が流通する方法における一方側の端部）から７０ｍｍの範囲に、有機高分子としてポリエチレン（ＰＥ）（軟化温度９０℃、分解温度４００℃）を配置した。すなわち、ポリエチレンのシートを成形し、当該シートを熱溶着により保持材の表面の一部に貼り付けることにより、当該保持材の表面の一部に有機高分子を配置した。なお、比較の対照として、有機高分子を配置していない保持材も準備した。
【０１０２】
［気体処理装置の製造］
外径１１０ｍｍの円筒状であるセラミックス製の処理構造体と、上述のようにして準備した保持材と、内径１１８ｍｍの円筒状であるステンレス製のケーシングと、を備えた気体処理装置を製造した。
【０１０３】
すなわち、まず、処理構造体の外周面に、有機高分子が配置された表面が当該処理構造体の径方向外側に配置されるように保持材を巻き付けて組立体を作製した。次いで、この組立体を、保持材の有機高分子が配置された表面がケーシングの内表面と接するように、当該ケーシングに圧入（キャニング）することにより、気体処理装置を製造した。
【０１０４】
［キャニング後の押出力の評価］
図８に示すような試験装置５０を使用して、キャニング後の押出力を評価した。この試験装置５０は、処理構造体２０の長手方向（気体が流通する方向）の一方側の端面に載置されたステンレス製の円板である押出用治具５１と、当該押出用治具５１を介して当該処理構造体２０を当該長手方向の他方側（図８における下方）に押す棒状の押し棒５２と、を備えていた。この試験装置５０において、有機高分子４０は、図８に示すように、ケーシング３０の内表面３１と接する保持材１０の外表面１１の一部に配置されていた。また、処理構造体２０の外表面２１及びケーシング３０の外表面３２に温度センサー（不図示）を取り付けた。
【０１０５】
そして、この試験装置５０を使用して、気体処理装置１において、処理構造体２０及び保持材１０をケーシング３０から押し出すために要する最大の荷重を押出荷重（Ｎ）として測定した。測定は、図９に示す８種類の条件で行った。
【０１０６】
［結果］
図９には、測定結果を示す。図９において、「ギャップ」欄の数値は、保持材とケーシングとの間隔（保持材の外表面とケーシングの内表面との距離）（ｍｍ）を示し、「ケーシング温度」欄の数値は、処理構造体の温度が「処理構造体温度」欄の温度（℃）である場合におけるケーシングの温度（℃）を示す。また、「冷却操作」欄における「あり」との記載は、送風装置を使用して、ケーシングの外表面の周囲に空気を流通させる強制対流による冷却操作を行ったことを示し、「なし」との記載は、当該冷却操作を行わなかったことを示す。なお、冷却操作を行わない条件は、エンジンにおいて排気ガス処理用に設けられた触媒コンバータの従来一般の使用条件に対応するものとして用いた。
【０１０７】
図９に示すように、処理構造体の温度が８００℃である場合、有機高分子（ＰＥ）が配置された保持材を使用し、且つケーシングを冷却することにより当該ケーシングの温度を当該有機高分子の軟化温度より高く分解温度より低い範囲に調節した実施例１−１の押出荷重は、当該有機高分子が配置されていない保持材を使用した比較例１−１のそれに比べて顕著に高かった。
【０１０８】
これに対し、処理構造体の温度が同様に８００℃である場合、有機高分子（ＰＥ）が配置された保持材を使用し、且つケーシングを冷却することなく、当該ケーシングの温度が当該有機高分子の分解温度より高かった比較例１−２の押出荷重は、当該有機高分子が配置されていない保持材を使用した比較例１−３のそれと同等であって、上述した実施例１−１のそれより顕著に小さかった。
【０１０９】
すなわち、有機高分子を使用しても、ケーシングの温度が当該有機高分子の分解温度以上である場合には、当該有機高分子の使用による効果が得られないことが確認された。処理構造体の温度が９００℃である場合（実施例１−２、比較例１−４〜１−６）も、図９に示すように、上述した処理構造体の温度が８００℃である場合と同様の結果が得られた。
【実施例２】
【０１１０】
［保持材及び気体処理装置の製造］
有機高分子として、ポリエチレンに代えて、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）（軟化温度７０℃、分解温度２５０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（軟化温度２５０℃、分解温度３００℃）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）（軟化温度６０℃、分解温度３００℃）、ポリプロピレン（ＰＰ）（軟化温度１７０℃、分解温度４００℃）又はポリイミド（ＰＩ）（軟化温度２１０℃、分解温度５００℃）を使用した以外は、上述の実施例１と同様にして、当該有機高分子が外表面に配置された保持材及び当該保持材を備えた気体処理装置を製造した。
【０１１１】
［キャニング後の押出力の評価結果］
そして、図１０に示すように、上述の実施例１と同様に、１２種類の条件で押出荷重（Ｎ）を測定した。図１０に示すように、５種類の有機高分子のいずれを使用した場合（実施例２−１〜２−６）においても、ケーシングの温度が当該有機高分子の軟化温度以上、分解温度未満であることによって、当該有機高分子を使用しない場合（比較例２−１〜２−６）に比べて押出荷重は大きかった。
【０１１２】
特に、ケーシングの温度に比べて十分に高い分解温度を有する有機高分子を使用した実施例２−１、実施例２−３、実施例２−４、実施例２−５及び実施例２−６における押出荷重は、当該有機高分子を使用しない比較例のそれに比べて顕著に大きかった。
【実施例３】
【０１１３】
［保持材の製造］
図１１に示すように、５種類の保持材を準備した。すなわち、実施例３−１では、上述の実施例１と同様に湿式法にて製造され有機高分子（ＰＥ）が外表面に配置された保持材を基部材として使用して、当該外表面に、さらにＰＥＴ（軟化温度２５０℃、分解温度３００℃）繊維製の不織布を積層することにより、図７に示すような、当該基部材及び繊維シートからなる保持材を製造した。なお、この保持材の外表面においては、有機高分子と不織布とを熱溶着により接着した。
【０１１４】
実施例３−２では、湿式法にて製造された基部材に代えて、集綿されたアルミナ繊維（アルミナ９６質量％、シリカ４質量％）をニードル加工する乾式法により製造された無機繊維体（ブランケット）を使用したこと以外は上述の実施例３−１と同様にして、その外表面に有機高分子及び繊維シートが配置された保持材を製造した。
【０１１５】
実施例３−３では、乾式法にて製造された基部材の外表面に、有機高分子を配置することなく繊維シートを積層することにより保持材を製造した。基部材の外表面における繊維シートの固定は、当該繊維シートを当該基部材の外表面に積層した状態でニードリングを行って、当該繊維シートを構成する繊維と当該基部材を構成する繊維とを絡ませることにより行った。
【０１１６】
実施例３−４では、湿式法にて製造された保持材に代えて、乾式法にて製造された保持材を使用した以外は上述の実施例１と同様にして、外表面に有機高分子が配置され、繊維シートは積層されていない保持材を製造した。
【０１１７】
比較例３では、有機高分子及び繊維シートのいずれも使用せず、乾式法にて製造されたブランケットをそのまま保持材として使用した。
【０１１８】
［気体処理装置の製造］
上述のようにして準備した５種類の保持材を使用して、上述の実施例１と同様に気体処理装置を製造した。
【０１１９】
［キャニング後の押出力の評価結果］
そして、図１１に示すように、上述の実施例１と同様に、５種類の条件で押出荷重（Ｎ）を測定した。図１１に示すように、有機高分子及び／又は有機繊維製の繊維シートを使用した実施例３−１〜３−４の押出荷重は、当該有機高分子及び繊維シートを使用しなかった比較例３のそれに比べて高かった。特に、外表面に有機高分子（ＰＥ）が配置された保持材を使用した実施例３−１、実施例３−２及び実施例３−４の押出荷重は、比較例３のそれに比べて顕著に高かった。なお、実施例３−１及び実施例３−２においては、基部材の外表面に配置された有機高分子（ＰＥ）が加熱により軟化して、当該外表面から、繊維シートを構成する繊維の間を抜けてケーシング側に露出し、当該ケーシングの内面に接着していた。
【符号の説明】
【０１２０】
１  気体処理装置１０  保持材、１０ａ  基部材、１０ｂ  繊維シート、１１  保持材の外表面、２０  処理構造体、２１  処理構造体の外表面、３０  ケーシング、３１  ケーシングの内表面、４０  有機高分子、５０  試験装置、５１  押出用治具、５２  押し棒。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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